(57)【要約】  本発明が提供する内燃機関の制御装置は、内燃機関の発生トルクは目標トルクに維持しながら空燃比を周期的に変化させることのできる制御装置である。この制御装置は、目標空燃比を周期的に変化させることが可能であり、その周期的に変化する目標空燃比に従って燃料噴射量を制御する。また、制御装置は、目標トルクをもとに空気量制御用トルクを設定し、一定の仮想空燃比のもとで空気量制御用トルクを実現するための目標空気量を算出する。そして、目標空気量に従って空気量を制御しつつ、その空気量制御によって実現されることが推定される空気量を算出する。そして、目標空燃比のもとで推定空気量によって実現されることが推定されるトルクを算出し、推定トルクと目標トルクとの差を点火時期の補正によって補償するように点火時期を制御する。
2011135681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
目標空燃比を設定する手段であって、前記目標空燃比を周期的に変化させる目標空燃比設定手段と、
前記目標トルクをもとに空気量制御用トルクを設定する空気量制御用トルク設定手段と
最適点火時期における空気量とトルクとの関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、一定の仮想空燃比のもとで前記空気量制御用トルクを実現するための目標空気量を算出する目標空気量算出手段と、
前記目標空気量に従って空気量を制御する空気量制御手段と、
前記の空気量制御によって実現されることが推定される空気量を算出する推定空気量算出手段と、
最適点火時期における空気量とトルクとの関係を空燃比に関連付けて定めたデータに基づいて、前記目標空燃比のもとで前記推定空気量によって実現されることが推定されるトルクを算出する推定トルク算出手段と、
前記推定トルクと前記目標トルクとの差を点火時期の補正によって補償するように点火時期を制御する点火時期制御手段と、
前記目標空燃比に従って燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記仮想空燃比を設定する手段であって、前記目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比を前記仮想空燃比として設定する仮想空燃比設定手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記空気量制御用トルク設定手段は、
前記目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比と前記仮想空燃比との差に応じて、前記空気量制御用トルクの前記目標トルクに対する嵩上げ率を決定する手段と、
前記目標トルクを前記嵩上げ率で嵩上したものを前記空気量制御用トルクとして設定する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、吸入空気量、点火時期及び空燃比によってトルクを制御可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御方法の１つとして、トルクを制御量として各アクチュエータの操作量を決定するトルクデマンド制御が知られている。特開２００９−０６８４３０号公報には、トルクデマンド制御を行う制御装置の一例が記載されている。この公報に記載された制御装置（以下、従来制御装置）は、スロットルによる空気量の制御と、点火装置による点火時期の制御とによってトルク制御を行う制御装置である。この従来制御装置は、目標トルクをもとに目標空気量を決定し、エアモデルの逆モデルを用いて目標空気量からスロットル開度を算出する。また、この従来制御装置は、現在のスロットル開度で達成される推定空気量をエアモデルによって計算し、推定空気量から推定トルクを算出する。そして、目標トルクと推定トルクとの差に応じて点火時期の遅角量を決定する。【０００３】
ところで、火花点火式の内燃機関の場合、内燃機関が発生するトルクには吸入空気量と点火時期に加えて空燃比も密接に関連する。このため、例えば、特開平１１−８２０９０号公報に記載されているように、目標トルクと目標空燃比とに応じて吸入空気量、燃料噴射量及び点火時期を制御することが行われている。また、特開平９−２４０３２２号公報に記載されているように、内燃機関が発生するトルクの大きさに応じて空燃比を制御する技術も知られている。【０００４】
空燃比を積極的に制御する技術としては、ストイキを中心にして空燃比を周期的に変化させることで触媒の浄化率を向上させる技術が周知である。その場合、空燃比の変化に応じてトルクも周期的に変化したのでは、顕著なトルク変動によってドライバビリティが損なわれてしまうことになる。したがって、トルクは一定に維持したまま、空燃比のみを周期的に変化させるための工夫が求められる。【０００５】
上記の従来制御装置では、目標トルクから目標空気量を決定するために用いる空気量マップにおいて、マップの検索キーとして空燃比が用いられている。このため、空燃比を周期的に変化させた場合、その変化に応じて目標空気量も周期的に変化し、それに合わせてスロットル開度が制御されるようになる。このときのスロットルの動きは、空燃比の振動によるトルクの変動を空気量の増減によって打ち消すような動きとなる。すなわち、空燃比がリッチ側に変化したときには、それによるトルクの増大を空気量の減少によりキャンセルするように、スロットルは閉じ側に動く。逆に空燃比がリーン側に変化したときには、それによるトルクの減少を空気量の増大によりキャンセルするように、スロットルは開き側に動く。【０００６】
しかしながら、スロットルの動きに対する空気量の応答には遅れがあり、実際の空気量は目標空気量の変化に対して遅れて変化する。このため、空燃比が周期的に振動する場合は、実際の空気量の変化と空燃比の変化との間には位相のずれが生じることになる。空燃比の振動によるトルクの変動を空気量の増減によって打ち消したいならば、両者は逆位相になっていなければならない。しかし、上記の従来制御装置では、両者の間には位相のずれが生じるため、空燃比の振動によるトルクの変動を完全に無くすことは難しい。【０００７】
以上のことから分かるように、従来制御装置は、空燃比を周期的に変化させる場合の目標トルクの実現の点においてさらなる改良の余地があると言える。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、内燃機関の発生トルクを目標トルクに維持しながら空燃比を周期的に変化させることを課題とする。そして、そのような課題を達成するために、本発明は、次のような内燃機関の制御装置を提供する。
【０００９】
本発明が提供する制御装置は、目標トルクと目標空燃比をそれぞれ設定し、それら目標を達成するように空気量、点火時期及び燃料噴射量を制御する制御装置である。この制御装置は、目標空燃比を周期的に変化させることが可能であり、その周期的に変化する目標空燃比に従って燃料噴射量を制御する。
【００１０】
また、制御装置は、目標トルクをもとに空気量制御用トルクを設定し、一定の仮想空燃比のもとで空気量制御用トルクを実現するための目標空気量を算出する。目標空気量の計算には、最適点火時期における空気量とトルクとの関係を空燃比に関連付けて定めたデータを用いることができる。制御装置は、目標空気量に従って空気量を制御する。
【００１１】
また、制御装置は、上記の空気量制御によって実現されることが推定される空気量を算出し、さらに、推定空気量によって実現されるトルクを空燃比が目標空燃比であることを前提にして算出する。その推定トルクの計算には、最適点火時期における空気量とトルクとの関係を空燃比に関連付けて定めたデータを用いることができる。制御装置は、推定トルクと目標トルクとの差を点火時期の補正によって補償するように点火時期を制御する。
【００１２】
以上のように構成される制御装置によれば、目標空燃比の周期的な変化は、目標空気量ではなく、点火時期の計算の基礎となる推定トルクに反映される。このため、目標空燃比に従った燃料噴射量制御によって空燃比が周期的に変化する場合、それによるトルクの変動を点火時期の遅角或いは進角によって打ち消すように点火時期制御が行われることになる。これにより、空燃比が周期的に変化している状況でも内燃機関の発生トルクは目標トルクに維持される。
【００１３】
なお、上述の点火時期制御では、点火時期は最適点火時期よりも遅角側の領域で変化させることが好ましい。点火時期によるトルクの制御性を担保し、また、ノックの発生を防止するためである。それを可能にする方法としては、例えば、仮想空燃比の設定による方法と、空気量制御用トルクの設定による方法とがある。
【００１４】
仮想空燃比の設定による方法では、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比を仮想空燃比として設定する。
【００１５】
一方、空気量制御用トルクの設定による方法では、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比と仮想空燃比との差に応じて、空気量制御用トルクの目標トルクに対する嵩上げ率を決定する。そして、目標トルクをその嵩上げ率で嵩上したものを空気量制御用トルクとして設定する。
【００１６】
これらの方法によれば、空燃比の変化によるトルクの振幅分だけ空気量が嵩上されることになり、その嵩上げによるトルク増を打ち消すように点火時期の中心値は最適点火時期よりも遅角側に設定されるようになる。これにより、点火時期を最適点火時期よりも遅角側の領域で変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１及び実施の形態２に共通する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるエンジン制御の内容とその制御結果とを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるエンジン制御の内容とその制御結果とを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１及び図２を参照して説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態おいて制御対象とされる内燃機関（以下、エンジン）は、火花点火式の４サイクルレシプロエンジンである。制御装置は、エンジンに備えられるアクチュエータを操作することでエンジンの運転を制御する。制御装置が操作可能なアクチュエータには、点火装置、スロットル、燃料噴射装置、可変バルブタイミング機構、ＥＧＲ装置等が含まれる。ただし、本実施の形態において制御装置が操作するのはスロットル、点火装置及び燃料噴射装置であり、制御装置はこれら３つのアクチュエータを操作してエンジンが出力するトルクを制御する。
【００２０】
本実施の形態の制御装置は、エンジンの制御量としてトルク、空燃比及び効率を使用する。ここでいうトルクはより厳密には図示トルクを意味し、空燃比は燃焼に供される混合気の空燃比を意味する。本明細書における効率はエンジンが出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの割合を意味する。効率の最大値は１であり、そのときにはエンジンが出力しうる潜在トルクがそのまま実際に出力されることになる。効率が１よりも小さい場合には、実際に出力されるトルクはエンジンが出力しうる潜在トルクよりも小さく、その余裕分は主に熱となってエンジンから出力されることになる。
【００２１】
図１のブロック図に示す制御装置２は、本実施の形態の制御装置の構成を示している。制御装置２は、それが有する機能別に、目標トルク設定部１２、目標効率設定部１４、目標空燃比設定部１６、燃焼限界ガード部１８、空気量制御用トルク算出部２０、空気量制御用空燃比設定部２２、目標空気量算出部２４、スロットル開度算出部２６、推定空気量算出部２８、推定トルク算出部３０、点火時期制御用効率算出部３２、燃焼限界ガード部３４、点火時期算出部３６及び燃料噴射量算出部３８に分けることができる。ただし、これらの要素１２−３８は、制御装置２が有する種々の機能的な要素のうち、３つのアクチュエータ、すなわち、スロットル４、点火装置６及び燃料噴射装置８の操作によるトルク制御と空燃比制御とに関する要素のみを特別に図で表現したものである。したがって、図１は、制御装置２がこれらの要素のみで構成されていることを意味するものではない。なお、各要素は、それぞれが専用のハードウェアで構成されていてもよいし、ハードウェアは共有してソフトウェアによって仮想的に構成されるものでもよい。以下、各要素１２−３８の機能を中心に制御装置２の構成について説明する。
【００２２】
目標トルク設定部１２は、エンジンの制御量であるトルクの目標をエンジンの運転条件や運転状態に応じて設定する。具体的には、目標トルク設定部１２は、運転者によるアクセルペダルの操作量や、ＶＳＣ、ＴＲＣ、ＥＣＴ等の車両の制御システムからの信号に基づいて目標トルクを設定する。
【００２３】
目標効率設定部１４は、同じくエンジンの制御量である効率の目標をエンジンの運転条件や運転状態に応じて設定する。目標効率は、排気ガスの温度を上げたい場合や、リザーブトルクを作りたい場合に１よりも小さい値に設定される。ただし、本実施の形態では、目標効率は最大値である１に設定されているものとする。
【００２４】
そして、目標空燃比設定部１６は、同じくエンジンの制御量である空燃比の目標をエンジンの運転条件や運転状態に応じて設定する。目標空燃比設定部１６による目標空燃比の通常の設定はストイキになっている。ただし、触媒の浄化効率を向上させる場合等、一定の条件下では、目標空燃比設定部１６はストイキを中心にして目標空燃比を周期的に変化させることができる。本実施の形態では、目標空燃比はストイキを中心にして周期的に変化させられているものとする。
【００２５】
目標トルクと目標効率は、空気量制御用トルク算出部２０に入力される。空気量制御用トルク算出部２０は、目標トルクを目標効率で除算することによって空気量制御用トルクを算出する。目標効率が１よりも小さい場合には、空気量制御用トルクは目標トルクよりも嵩上げされることになる。これは目標トルクよりも大きなトルクを潜在的に出力可能にしておくことがスロットルに要求されていることを意味する。ただし、目標効率に関しては、燃焼限界ガード部１８を通ったものが空気量制御用トルク算出部２０に入力される。燃焼限界ガード部１８は、空気量制御用トルクの計算に使用される目標求効率の最小値を燃焼限界ガードによって制限する。本実施の形態では目標効率は１であるので、目標トルクがそのまま空気量制御用トルクとして算出される。
【００２６】
空気量制御用トルクは目標空気量算出部２４に入力される。目標空気量算出部２４は、空気量マップを用いて空気量制御用トルクを目標空気量に変換する。ここでいう空気量とは、筒内に吸入される空気量を意味する（それを無次元化した充填効率或いは負荷率を代わりに用いることもできる）。空気量マップは、点火時期が最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうち、より遅角側の点火時期）であることを前提にして、トルクと空気量とがエンジン回転数及び空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。空気量マップの検索には、エンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。ただし、空燃比に関しては、空気量制御用空燃比設定部２２で設定された空気量制御用の空燃比がマップ検索に用いられる。したがって、目標空気量算出部２４では、その空気量制御用空燃比のもとで空気量制御用トルクの実現に必要な空気量がエンジンの目標空気量として算出される。
【００２７】
空気量制御用空燃比設定部２２は、通常は、目標空燃比設定部１６で設定される目標空燃比を空気量制御用空燃比として設定する。しかし、目標空燃比がストイキを中心にして周期的に変化させられている場合、空気量制御用空燃比設定部２２は、一定値に設定された仮想の空燃比を空気量制御用空燃比として設定する。本実施の形態では、空気量制御用空燃比設定部２２は、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比の値を仮想空燃比の値として使用する。
【００２８】
目標空気量はスロットル開度算出部２６に入力される。スロットル開度算出部２６は、エアモデルの逆モデル（エア逆モデル）を用いて目標空気量をスロットル開度に変換する。エアモデルはスロットル４の動作に対する空気量の応答特性をモデル化した物理モデルであるので、その逆モデルを用いることで目標空気量の達成に必要なスロットル開度を逆算することができる。
【００２９】
制御装置２は、スロットル開度算出部２６で算出されたスロットル開度に従ってスロットル４の操作を行う。
【００３０】
制御装置２は、上記の処理と並行して、実際のスロットル開度に基づいた推定空気量の計算を推定空気量算出部２８にて実施する。推定空気量算出部２８は、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度を空気量に変換する。推定空気量は、制御装置２によるスロットル４の操作によって実現されることが推定される空気量である。
【００３１】
推定空気量は、推定トルク算出部３０による推定トルクの計算に用いられる。本明細書における推定トルクとは、現在のスロットル開度の元で点火時期を最適点火時期にセットした場合に出力できるトルク、すなわち、エンジンが潜在的に出力しうるトルクの推定値である。推定トルク算出部３０は、トルクマップを用いて推定空気量を推定トルクに変換する。トルクマップは、前述の空気量マップの逆マップであって、点火時期が最適点火時期であることを前提にして、空気量とトルクと種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。前述の空気量マップの検索では、空燃比に関しては空気量制御用空燃比がマップ検索に用いられているが、このトルクマップの検索では、目標空燃比設定部１６で設定された目標空燃比がマップの検索に用いられる。したがって、推定トルク算出部３０では、目標空燃比のもとで推定空気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。
【００３２】
推定トルクは複製された目標トルクとともに点火時期制御用効率算出部３２に入力される。点火時期制御用効率算出部３２は、目標トルクの推定トルクに対する比率を点火時期制御用効率として算出する。算出された点火時期制御用効率は、燃焼限界ガード部３４を通ってから点火時期算出部３６に入力される。燃焼限界ガード部３４は、点火時期の計算に使用される点火時期制御用効率の最小値を燃焼限界ガードによって制限する。
【００３３】
点火時期算出部３６は、エンジン回転数、空気量、空燃比等のエンジン状態量に基づいて最適点火時期を算出するとともに、入力された点火時期制御用効率から最適点火時期に対する遅角量を算出する。そして、最適点火時期に遅角量を足しあわせたものを最終的な点火時期として算出する。最適点火時期の計算には、例えば、最適点火時期と各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。遅角量の計算には、例えば、遅角量と点火時期制御用効率及び各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。点火時期制御用効率が１であれば遅角量はゼロとされ、点火時期制御用効率が１よりも小さいほど遅角量は大きくされる。各マップの検索には、エンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては、目標空燃比設定部１６で設定された目標空燃比がマップの検索に用いられる。
【００３４】
制御装置２は、点火時期算出部３６で算出された点火時期に従って点火装置６の操作を行う。また、制御装置２は、燃料噴射量算出部３８で算出された燃料噴射量に従って燃料噴射装置８の操作を行う。燃料噴射量算出部３８は、目標空燃比設定部１６で設定された目標空燃比と推定空気量とから燃料噴射量を算出する。
【００３５】
図２は、本実施の形態において制御装置２により実現されるトルク制御の結果と空燃比制御の結果とを併せて示す図である。以下、本実施の形態において得られるトルク制御及び空燃比制御上の効果について図２を用いて説明する。
【００３６】
図２の最上段のチャートには、目標空燃比設定部１６で設定された目標空燃比の時間変化が実線で示され、空気量制御用空燃比設定部２２で設定された仮想空燃比が一点鎖線で示されている。２段目のチャートには、目標効率設定部１４で設定された目標効率の時間変化が実線で示され、点火時期制御用効率算出部３２で算出された点火時期制御用効率が一点鎖線で示されている。３段目のチャートには、目標トルク設定部１２で設定された目標トルクの時間変化が実線で示され、推定トルク算出部３０で算出された推定トルクが一点鎖線で示されている。本実施の形態では、目標トルクは目標空気量の計算に使用される空気量制御用トルクに一致する。さらに、３段目のチャートには、制御装置２によるトルク制御の結果、エンジンが実際に発生するトルク（実トルク）の時間変化が点線で示されている。そして、最下段のチャートには、点火時期算出部３６で算出された最終点火時期の時間変化が実線で示され、最適点火時期が一点鎖線で示されている。
【００３７】
最上段のチャートに示すように、本実施の形態では、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比が仮想空燃比として設定される。制御装置２による空気量制御は、この一定の仮想空燃比のもとで空気量制御用トルクが実現されるように行われる。このため、目標トルクが一定であるならば、目標空燃比が周期的に変化している場合でも空気量は一定に制御されることになる。
【００３８】
３段目のチャートに示す推定トルクは、空燃比が目標空燃比に従って変化した場合に実現されることが推定されるトルクである。空気量が一定に制御されている状況でストイキを中心に目標空燃比を周期的に変化させる場合、推定トルクはストイキでのトルクを中心に周期的な変化を示すようになる。そして、そのときの最小トルク、すなわち、最リーン空燃比における推定トルクの値が前述の空気量制御用トルクの値に一致する。本実施の形態では、目標効率が１に設定されているために空気量制御用トルクは目標トルクに一致している。このため、推定トルクは常に目標トルクは以上であり、目標トルクを基準にして周期的に増大側に変化する。
【００３９】
２段目のチャートに示す点火時期制御用効率は、周期的に変換する推定トルクに対する目標トルクの比率である。このため、推定トルクが目標トルクに一致するときに点火時期制御用効率は最大値の１になり、推定トルクの変化に応じて点火時期制御用効率は周期的に減少側に変化する。その結果、最下段のチャートに示すように、最終点火時期は最適点火時期を基準にして遅角側に周期的に変化することになる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態では、ストイキを中心とする目標空燃比の周期的な変化は、目標空気量には反映されず、点火時期の計算の基礎となる推定トルクのみに反映される。このため、目標空燃比に従った燃料噴射量制御によって空燃比が周期的に変化する場合、それによるトルクの変動を点火時期の遅角によって打ち消すように点火時期制御が行われることになる。これにより、空燃比が周期的に変化している状況でも、エンジンが実際に発生するトルク（実トルク）は目標トルクに維持されることになる。
【００４１】
また、本実施の形態では、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比を基準にして目標空気量が算出される結果、空燃比の変化によるトルクの振幅分だけ空気量が嵩上される。そして、その嵩上げによるトルク増を打ち消すように点火時期の中心値は最適点火時期よりも遅角側に設定されるようになる。本実施の形態によれば、点火時期を最適点火時期よりも遅角側の領域で変化させることができるので、点火時期によるトルクの制御性を担保することができ、また、ノックの発生を防止することもできる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図１及び図３を参照して説明する。
【００４３】
本実施の形態の制御装置の構成としては、実施の形態１と同じく、図１のブロック図に示す制御装置２の構成が採られる。本実施の形態と実施の形態１との違いは、ストイキを中心に目標空燃比が周期的に変化する場合の目標効率の設定内容と空気量制御用空燃比の設定内容とにある。
【００４４】
目標効率設定部１４は、目標空燃比が周期的に変化するときの振幅、すなわち、最リーン空燃比とストイキとの差に応じて目標効率を設定する。目標空燃比の振幅が大きいほど、目標効率は１よりも小さい値に設定される。この結果、目標トルクを目標効率で除算して得られる空気量制御用トルクは、目標トルクに対して嵩上されることになる。本実施の形態では、空気量制御用トルクの目標トルクに対する嵩上げ量と、目標空燃比の周期的な変化によって生じうるトルクの振幅とが一致するように、目標効率の設定が行われる。
【００４５】
そして、本実施の形態では、前述の嵩上された空気量制御用トルクが目標空気量算出部２４に入力される。目標空気量算出部２４は、空気量マップを用いて空気量制御用トルクを目標空気量に変換する。空気量マップの検索では、空気量制御用空燃比設定部２２で設定された空気量制御用の空燃比がマップ検索に用いられる。目標空燃比がストイキを中心にして周期的に変化させられている場合、空気量制御用空燃比設定部２２は、実施の形態１と同じく、一定値に設定された仮想の空燃比を空気量制御用空燃比として設定する。ただし、本実施の形態では、目標空燃比の振動中心であるストイキが仮想空燃比として用いられる。したがって、目標空気量算出部２４では、ストイキ空燃比のもとで空気量制御用トルクの実現に必要な空気量がエンジンの目標空気量として算出される。
【００４６】
図３は、本実施の形態において制御装置２により実現されるトルク制御の結果と空燃比制御の結果とを併せて示す図である。以下、本実施の形態において得られるトルク制御及び空燃比制御上の効果について図３を用いて説明する。
【００４７】
図３の最上段のチャートには、目標空燃比設定部１６で設定された目標空燃比の時間変化が実線で示され、空気量制御用空燃比設定部２２で設定された仮想空燃比の時間変化が一点鎖線で示されている。２段目のチャートには、目標効率設定部１４で設定された目標効率の時間変化が実線で示され、点火時期制御用効率算出部３２で算出された点火時期制御用効率の時間変化が一点鎖線で示されている。３段目のチャートには、目標トルク設定部１２で設定された目標トルクの時間変化が実線で示され、空気量制御用トルク算出部２０で算出された空気量制御用トルクの時間変化が破線で示さている。また、３段目のチャートには、推定トルク算出部３０で算出された推定トルクの時間変化が一点鎖線で示され、制御装置２によるトルク制御の結果、エンジンが実際に発生するトルク（実トルク）の時間変化が点線で示されている。そして、最下段のチャートには、点火時期算出部３６で算出された最終点火時期の時間変化が実線で示され、最適点火時期の時間変化が一点鎖線で示されている。
【００４８】
２段目のチャートに示すように、本実施の形態では、目標効率は１よりも低い値に設定される。その結果。３段目のチャートに示すように、空気量制御用トルクは目標トルクを基準にして嵩上されることになる。
【００４９】
最上段のチャートに示すように、本実施の形態では、目標空燃比が周期的に変化するときの中心値、すなわち、ストイキが仮想空燃比として設定される。制御装置２による空気量制御は、この一定の仮想空燃比のもとで空気量制御用トルクが実現されるように行われる。このため、目標トルクが一定であるならば、目標空燃比が周期的に変化している場合でも空気量は一定に制御されることになる。
【００５０】
３段目のチャートに示す推定トルクは、空燃比が目標空燃比に従って変化した場合に実現されることが推定されるトルクである。空気量が一定に制御されている状況でストイキを中心に目標空燃比を周期的に変化させる場合、推定トルクはストイキでのトルクを中心に周期的な変化を示すようになる。そして、そのストイキでのトルクの値が前述の空気量制御用トルクの値に一致する。前述の目標効率の値は、空気量制御用トルクの目標トルクに対する嵩上げ量が推定トルクの振幅と一致するように設定されている。
【００５１】
２段目のチャートに示す点火時期制御用効率は、周期的に変化する推定トルクに対する目標トルクの比率である。このため、推定トルクが目標トルクに一致するときに点火時期制御用効率は最大値の１になり、推定トルクの変化に応じて点火時期制御用効率は周期的に減少側に変化する。その結果、最下段のチャートに示すように、最終点火時期は最適点火時期を基準にして遅角側に周期的に変化することになる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態では、ストイキを中心とする目標空燃比の周期的な変化は、目標空気量には反映されず、点火時期の計算の基礎となる推定トルクのみに反映される。このため、目標空燃比に従った燃料噴射量制御によって空燃比が周期的に変化する場合、それによるトルクの変動を点火時期の遅角によって打ち消すように点火時期制御が行われることになる。これにより、空燃比が周期的に変化している状況でも、エンジンが実際に発生するトルク（実トルク）は目標トルクに維持されることになる。つまり、本実施の形態によっても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では空気量制御のためのアクチュエータとしてスロットルを用いているが、リフト量或いは作用角が可変の吸気弁を用いることもできる。
【００５４】
また、目標空燃比を周期的に変化させる場合の振動の中心はストイキには限定されない。目標空燃比の振動中心はストイキよりもリーン側に設定することもできるし、リッチ側に設定することもできる。
【００５５】
また、目標空気量の計算に使用する空気量制御用の仮想空燃比は、目標空燃比が周期的に変化するときの最リーン空燃比や中心空燃比以外の空燃比とすることもできる。
【００５６】
また、目標効率の値は、目標空燃比や空気量制御用の仮想空燃比とは独立して設定することも可能である。つまり、上述の実施の形態のように、最終点火時期が周期的に変化するときの最進角点火時期が最適点火時期になるように目標効率の値が設定されていなくともよい。例えば、排気ガス温度を上昇させたい場合には、より深く点火時期が遅角されるように目標効率の値をより小さい値に設定することもできる。
【００５７】
また、上述実施の形態ではトルク、空燃比及び効率をエンジンの制御量として用いているが、トルクと空燃比のみをエンジンの制御量としてもよい。つまり、効率は常に１に固定することもできる。その場合は、目標トルクがそのまま空気量制御用トルクとして算出されることになる。
【符号の説明】
【００５８】
２  制御装置
４  スロットル
６  点火装置
８  燃料噴射装置
１２  目標トルク設定部
１４  目標効率設定部
１６  目標空燃比設定部
２０  空気量制御用トルク算出部
２２  空気量制御用空燃比設定部
２４  目標空気量算出部
２６  スロットル開度算出部
２８  推定空気量算出部
３０  推定トルク算出部
３２  点火時期制御用効率算出部
３６  点火時期算出部
３８  燃料噴射量算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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